数字地球技术的发展和广泛应用向人们展示了一个多姿多彩的世界，成为一扇通往地球和宇宙空间知识、真理的大门。3S作为数字地球的核心技术，越来越受到广泛的关注。GIS、RS、GPS从不同的方面，提高了人类认识世界和改造世界的能力。在3S之中，GIS的任务是：对GPS和RS所提供的原始数据作处理、分析。因此，它成为3S之中的“大脑”。地理信息系统近年来发展迅猛，各方面技术日臻成熟。GIS中最受重视的部分就是空间分析，空间分析是整个GIS的难点也是重点。GIS的空间分析技术在未来人们生活中，会成为像水、电、煤气一样必不可少的组成部分。本文所做的工作就是在空间分析的一个领域，从理论入手，深入研究一种空间邻域分析技术。Voronoi图是一种用于界定经济客体空间影响范围的方法。它在计算几何中是一种经典的结构，在CAD、GIS、数字地球等方面都有广泛的应用。本文设计并实现了一种有效的平面Voronoi图增量构造算法。不同于以往的是，应用缓冲区法、数据预处理法提高最近邻搜索效率,可处理平面点集三点共线、四点共圆等退化情形,而且计算精度较高。尽管从理论上说，算法的最坏时间复杂度为O(n2)；通过几个新技术的应用加速算法之后，试验结果表明算法的平均时间复杂度近似O(n)。实现Voronoi图整个构造算法过程中，对于每次添加站点过程都进行异常情况的处理，从而在最大限度上，减少误差。首先，新添加的生成点与已经计算过Voronoi图的三个生成点共处于同一个圆的圆周上，就发生异常情况—四点共圆。本文对这种情况进行了详细的分析、讨论，并提出了详尽的处理办法。其次，结合GIS中应用Voronoi图的实际，我们讨论的分析，其空间范围必然不可能是无限的。它不得不受到各种各样人类社会因素、自然因素的制约。因此，算法所计算的Voronoi图一定存在边界。针对边界问题的存在，算法从每一处涉及边界问题的情况出发，详尽地作出对任何一种对生成点影响区划分与边界相交关系的处理。在点对象增量算法中，每次只添加一个生<WP=52>成点、并计算此点及与之空间相关的数个生成点的Voronoi图。每次形成一个新生成点的影响区必然从其他生成点的影响区分割出一部分，所分割出的若干影响区相合并，形成新的影响区对象。所分割出的众多影响区并非只有凸多边形，存在凹多边形。对于这种情况，文中不仅讨论了鉴别方法，而且对凸、凹多边形合并的各种可能性做出了完备的处理。在以MapObjects为基础的GIS系统之中，多边形对象是用顶点的顺序序列惟一确定的。所以，多边形顶点次序的正确性就变得尤为重要，对于顶点及其次序的异常处理不可或缺。顶点的异常情况有两种：顶点重复读入和三顶点共线。删除重复顶点以达到去处冗余的目的；三顶点共线时，删掉处于中间位置的顶点。通过上述几种异常处理，不仅完善了算法本身，而且提高输出Voronoi图结构的数据质量。从而为建立在Voronoi图之上的空间分析、空间查询等高端GIS功能的研究提供更为良好的数据基础。Voronoi图的构造只是GIS功能实现的数据基础，由它衍生的空间分析和空间邻域查询技术应用前景十分可观。空间分析应用社会科学、自然科学等规则，能够解决各个方面问题。空间要素影响区的划分在商业、城市规划、空间查询、空间分析中都具有非常重要的理论及实际意义。因而，实际应用中通常采用Voronoi图方法对空间要素的影响区域施以划分。本文根据这个EGIS应用系统的特点，应用Voronoi图的基本原理及其相关理论设计了Voronoi图的增量构造算法。Voronoi图生成程序为我们探讨Voronoi图在要素的空间影响区界定中众多应用提供了基础，例如：经济客体邻域分析、缓冲区分析等等。在EGIS系统中，将特定的GIS应用归结成Voronoi图邮局问题，然后再考虑其他因素的影响，从而一步一步完善模型。并且，把作为研究对象的空间点状要素具体化为经济客体。除了经济客体的空间邻域分析外，应用Voronoi图理论完成了缓冲区分析、服务区面积及经济客体间的距离量算等多种应用。另外，作为“数字地球”的技术基石之一，本文从顾客查询角度提供了空间查询功能；并逐步将其发展成复合查询，提供更完善的服务功能。无论如何，空间分析这个新兴的方向拓展空间十分巨大。在浩如烟海的空间技术中，它异军突起。本文所作的空间分析工作只是冰山一角，更多更艰巨的分析功能有待开发。基于组件式GIS开发工具 MapObjects的GIS系统在空间数据的组织和管理中存在许多不足。因此，原有数据组织形式的基础之上，<WP=53>建立一种经过改进的数据组织框架，使其在数据的组织上更为合理、管理上更为高效。新框架不同于以往任何一种组织框架，不仅支持非格式化数据（如声音、多媒体等），而且将它组织于各个逻辑层次上、灵活地与其他对象建立逻辑联系。框架的另一个不同之处在于，应用MapObjects的系统和外界数据源之间设置工作区，作为缓冲区, 减少了数据的交换量。框架建立四层结构―项目层、图集层、地图层、图层―去组织数据，并用面向对象技术包装这四个对象。系统作为一个有机的整体，数据相关性更高、数据组织更为严密。